[发明专利]一种具有中点电位控制能力的变换器最优序列调制方法

摘要

本发明提供一种具有中点电位控制能力的变换器最优序列调制方法，涉及变换器调制技术领域。本发明采用正负区间分离法，将第四桥臂取值区间划分成多个子区间，分析各个子区间内的最优序列产生的中点电流，选取最有利于中点平衡控制的最优序列。本发明提供的具有中点电位控制能力的变换器最优序列调制方法，在保证输出电压THD略微增加的条件下，能够极大减小中点电位振荡幅值，减小功率器件上承受的电压，减小电容容量。

主权项

1.一种具有中点电位控制能力的变换器最优序列调制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤1：变换器三相电压除以基准值V_dc/2得到标准化后的变换器三相参考电压v_af、v_bf和v_cf，取值范围均为[‑2，2]；标准化的四个桥臂端电压为v_xo，x＝a、b、c、f，v_xo∈[‑1，1]，三相参考电压和端电压之间满足下面关系式：步骤2：确定偏置电压取值范围；由式(1)中的三个方程确定偏置电压v_fo的三个取值区间，每个区间的跨度为2，三个区间以及区间[‑1，1]的交集即为偏置电压的取值范围，用区间[Q，F]表示；三相桥臂的端电压取值范围分别为[Q_a，F_a]＝[Q+v_af，F+v_af]，[Q_b，F_b]＝[Q+v_bf，F+v_bf]和[Q_c，F_c]＝[Q+v_cf，F+v_cf]；步骤3：采用正负区间分离法划分偏置电压取值区间；为减小开关变换次数，限定在一个采样周期内每个桥臂最多输出两种开关状态，且只在相邻的两个开关状态之间切换，即o和p，或n和o；当桥臂端电压在正区间内取值时，该桥臂输出o和p状态，当桥臂端电压在负区间内取值时，该桥臂输出n和o状态；根据四个桥臂包含的正负区间情况，将正负区间分离，划分偏置电压取值区间，分为以下几种情况：(1)四个桥臂都只包含一种区间，偏置电压区间无需划分，包含一个子区间；(2)四个桥臂中有一个桥臂包含正负区间，其它三个桥臂只包含一种区间，偏置电压划分为两个子区间；(3)四个桥臂中有两个桥臂包含正负区间，其它两个桥臂只包含一种区间，偏置电压划分为三个子区间；(4)四个桥臂中有三个桥臂包含正负区间，另外一个桥臂只包含一种区间，偏置电压划分为四个子区间；(5)四个桥臂中每个桥臂都包含正负区间，偏置电压划分为五个子区间；步骤4：计算各个子区间内的最优序列偏置电压；给出偏置电压在子区间[Q，M₁]取值时的开关序列，其中M₁表示偏置电压最左侧子区间的区间上限值：当v_fo取区间中间值(Q+M₁)/2时，上下冗余矢量作用时间平均分配，都为d₀/2，对应于最优开关序列，d₀表示冗余矢量作用时间占空比；其它子区间最优序列偏置电压求解方法相似；步骤5：计算各个子区间开关序列产生的中点电流；如果用N∈{1，2，3，4，5}表示子区间的个数，那么v_foi表示第i个最优序列偏置电压，i＝1，...，N；将v_foi带入到式(1)中，得到三相桥臂端电压{v_aoi，v_boi，v_coi}；一个采用周期内的平均中点电流为i_NPi＝(1‑|v_aoi|)i_a+(1‑|v_boi|)i_b+(1‑|v_coi|)i_c+(1‑|v_foi|)i_f    (5)其中，i_NPi表示第i个子区间的平均中点电流；i_a、i_b、i_c、i_f分别表示四个桥臂输出电流；步骤6：比较电流差确定最优偏置电压；直流侧电容容量用C₁和C₂表示，T_S表示采样周期，V_C1和V_C2表示直流侧两个电容上的电压，补偿电流i_cmp为计算式(5)中N个中点电流与补偿电流的差值Δ_i为Δ_i＝|i_NPi‑i_cmp|    (7)比较式(7)中的N个中点电流差值，选取差值最小的子区间的最优序列偏置电压作为所用偏置电压。